干货 | 超实用的半桥隔直电容的计算方法！

大多数工程师都知道实际的开关电源半桥拓扑都有一个隔直电容，其实在原理拓扑中是没有这个电容的。这个电容的存在一定是有它的道理的，该如何理解，又该如何计算它的容量？

图1

半桥基本工作原理

首先忽略小容量阻断电容Cb，则Np下端可近似地看作连接到C1和C2的连接点。若C1、C2的容量基本相等，则连接处的电压近似为整流输出电压的一半，约为168V。通常的做法是在C1、C2的两端各并接等值放电电阻来均衡两者的电压。图1中的开关Q1和Q2轮流导通半个周期。Q1导通Q2关断时，Np的同名端（有点端）电压为＋168V，Q2承受电压为336V；同理，Q2导通Q1关断时，Q1承受电压为336V，此时Np同名端电压为-168V。

Cb的作用

从原理上讲Cb是可以不要的，但原理终归是原理是纯理想化的东西，但我们是工程师我们要设计产品一定要联系实际。原理成立的前提是C1和C2上的电压是完全相等的，但在实际的半桥电源中一定不会相等，为什么呢？比如C1和C2两个电容虽然选的是同一型号同一容量但总会存在误差，从而使C1、C2两端的电压不相等。我们假设C1两端的电压170V，C2两端的电压为166V，半桥拓扑上管下管的导通时间是相同的，根据伏秒平衡一个周期下来就会4V×D是多出来的复不了位打破了平衡（多出来的这4V也可以理解成直流分量），经过多个周期后磁芯就饱和了。

我们再来分析一下，还是C1为170V，C2为166V，如果有Cb的存在上管导通时，正向加在绕组两端的电压就会被Cb分掉一些（左负右正）不会达到170V，下管导通时，由于Cb上存在左负右正的少量电压，Cb的这个电压会叠加在C2的166V之上，一起加在绕组两端（方向跟上面的相反）绕组上的电压就会超过166V，从而调整了磁通不平衡，使系统收敛。

注意一下，电路系统中存在着其他很多不确定的因素，Cb电容不一定是左正右负，也有可能右正左负，无论是正向充电还是反向充电Cb电容都在不断的在做着维护平衡的工作。

上面的分析只有一个大概的思路，有很多地方不严谨还请谅解，有兴趣的朋友可以自己更进一步的精确分析。

隔直电容Cb是如何计算的？

图2

设允许的下降量为dV，产生该压降的等效平顶脉冲电流为Ipft，而流通该电流的时间为0.8T/2（假设），所需的阻断电容值可用下式得到：

Ipft的计算很简单。

设效率为80％，则：

电源输入电压最低时，输入功率等于初级电压最小值与对应的初级电流平均的乘积。即 1.25Po=(Vdc/2)(Ipft)(0.8T/T)

其中Vdc（下方加一横）为最低输入直流电压。

实际举例计算隔直电容Cb的容量

一个功率为150W的半桥开关电源，额定直流输入电压为320V，频率为100kHz，设有15％的网压波动，最小输入电压为272V，则初级电压应为±272/2＝ ±136V。

初级平顶脉冲电压的允许下降量约为10％，即约为14V，又已知功率为150W，Vdc=272V，Ipft=3.13×150/272=1.73A，

由公式：

可得：

另外值得注意的是，Cb电容一定要选择无极性电容。